(57)【要約】  【課題】真空蒸着による成膜において、成膜材料の蒸発状況を把握し、これに基づいて成膜材料の蒸発レートを調整して、所定膜厚の膜を高精度に安定して形成するに最適な真空蒸着方法およびこの真空蒸着方法を実施する真空蒸着装置を提供すること。  【解決手段】真空チャンバ内を減圧しつつ、成膜材料を収容する抵抗加熱用の蒸発容器に通電して加熱することにより、基板に成膜する、抵抗加熱による真空蒸着を行うに際し、前記蒸発容器からの成膜材料の蒸発レートが所定値になるように、前記蒸発容器の加熱制御を所定時間継続し（ステップＡ〜Ｂ）、その後、前記蒸発容器の加熱を一定加熱条件で行うように切り換える（ステップＣ〜Ｄ）ことを特徴とする真空蒸着方法、並びにこれを具体化した装置。【選択図】図４
2006283086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内を減圧しつつ、成膜材料を収容する抵抗加熱用の蒸発容器に通電して加熱することにより、基板に成膜する真空蒸着を行うに際し、
前記蒸発容器からの成膜材料の蒸発状況を示す値が所定値になるように、前記蒸発容器の加熱条件の制御を所定時間行った後、前記蒸発容器の加熱を一定加熱条件で行うように切り換えることを特徴とする真空蒸着方法。
【請求項２】
蒸着開始後、前記加熱条件の制御を所定時間行った後、前記所定時間が経過した際の加熱条件を保って前記蒸発容器の加熱を行うように切り換える請求項１に記載の真空蒸着方法。
【請求項３】
蒸着開始前に、前記加熱条件の制御を所定時間行った後、前記所定時間が経過した際の加熱条件を保って前記蒸発容器の加熱を行うように切り換え、その後、蒸着を開始する請求項１に記載の真空蒸着方法。
【請求項４】
前記蒸発状況を示す値は、前記蒸発容器内の成膜材料の温度である請求項１〜３のいずれかに記載の真空蒸着方法。
【請求項５】
前記蒸発状況を示す値は、前記蒸発容器の温度である請求項１〜３のいずれかに記載の真空蒸着方法。
【請求項６】
前記蒸発状況を示す値は、前記蒸発容器上方における蒸発流の温度である請求項１〜３のいずれかに記載の真空蒸着方法。
【請求項７】
前記蒸発状況を示す値は、水晶振動子を用いたセンサにより測定される蒸発レートである請求項１〜３のいずれかに記載の真空蒸着方法。
【請求項８】
前記蒸発状況を示す値は、レーザを用いた変位測定器により測定される蒸着膜の膜厚の時間変化量である請求項１〜３のいずれかに記載の真空蒸着方法。
【請求項９】
前記加熱条件は、電流によるものである請求項１〜８のいずれかに記載の真空蒸着方法。
【請求項１０】
前記加熱条件は、電圧によるものである請求項１〜８のいずれかに記載の真空蒸着方法。
【請求項１１】
前記加熱条件は、電力によるものである請求項１〜８のいずれかに記載の真空蒸着方法。
【請求項１２】
前記蒸発容器が複数個備えられており、これらの蒸発容器すべてにおいて前記切り換え時間を同一とする請求項１〜１１のいずれかに記載の真空蒸着方法。
【請求項１３】
前記蒸発容器が複数個備えられており、これらの蒸発容器それぞれにおいて前記切り換え時間を個別に決めるものとする請求項１〜１１のいずれかに記載の真空蒸着方法。
【請求項１４】
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内を排気する排気手段と、
成膜材料の蒸着対象となる基板を保持する基板保持手段と、
抵抗加熱用の蒸発容器と、
前記蒸発容器に抵抗加熱電力を供給する抵抗加熱電源と、
この抵抗加熱電源を駆動して前記蒸発容器の加熱制御を行う制御手段とを有する真空蒸着装置であって、
前記蒸発容器からの成膜材料の蒸発状況を示す値が所定値になるように、前記蒸発容器の加熱条件の制御を所定時間行った後、前記蒸発容器の加熱を一定加熱条件で行うように切り換える制御切り換え機能を有することを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項１５】
前記制御切り換え機能は、操作者からの切り換え指示があった場合には、それを優先させるものである請求項１４に記載の真空蒸着装置。
【請求項１６】
前記基板保持手段は、直線状の搬送経路により所定方向に直線搬送される請求項１４または１５に記載の真空蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空蒸着の技術分野に属し、詳しくは、蒸着レートを高精度に制御することができる真空蒸着方法および真空蒸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線（Ｘ線，α線，β線，γ線，電子線，紫外線等）の照射を受けると、この放射線エネルギーの一部を蓄積し、その後、可視光等の励起光の照射を受けると、前記蓄積されたエネルギーに応じた輝尽発光を示す蛍光体が知られている。この蛍光体は、蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）と呼ばれ、医療用途などの各種の用途に利用されている。
【０００３】
一例として、この蓄積性蛍光体を含有する層（以下、蛍光体層とする）を有するシート（以下、蛍光体シートとする（放射線像変換シートとも呼ばれている））を利用する、放射線画像情報記録再生システムが知られており、例えば、ＦＣＲ（Fuji Computed Radiography 富士写真フイルム（株）商品名)等として実用化されている。
このシステムでは、蛍光体シート（の蛍光体層）に人体などの被写体の放射線画像情報を記録し、記録後に、蛍光体シートに励起光を照射することで輝尽発光光を生ぜしめ、この輝尽発光光を光電的に読み取って画像信号を得、この画像信号に基づいて再生した画像を、ＬＣＤやＣＲＴなどの表示装置や、写真感光材料などの記録材料等に、被写体の放射線画像として出力する。
【０００４】
このような蛍光体シートは、通常、蓄積性蛍光体の粉末をバインダ等を含む溶媒に分散してなる塗料を調製して、この塗料をガラスや樹脂製のシート状の支持体に塗布し、乾燥することによって、作製される。
これに対し、特許文献１や特許文献２に示されるように、真空蒸着等の物理蒸着法（気相成膜法）によって、支持体に蛍光体層を形成してなる蛍光体シートも知られている。蒸着によって作製される蛍光体層は、真空中で形成されるので不純物が少なく、また、バインダなどの蓄積性蛍光体以外の成分が殆ど含まれないので、性能のバラツキが少なく、しかも発光効率が非常に良好であるという、優れた特性を有している。
【０００５】
また、高い輝尽発光特性や画像鮮鋭性を得ることができる、良好な柱状の結晶構造を有する蛍光体層を形成できる真空蒸着方法として、不活性ガスを導入しつつ、１〜１０Ｐａ程度の比較的低い真空度で蒸着を行う方法が知られている（特許文献３等参照）。
【０００６】
ここで、真空蒸着による成膜において、所定の膜厚を有する適正な膜を安定して形成するためには、ルツボからの成膜材料の蒸発量（蒸発レート）の制御、すなわち蒸着レートの制御を適正に行うことが重要である。
特に、前述のような蛍光体シートでは、蛍光体層の厚さは、通常５００μｍ程度、厚い場合には１０００μｍを超える場合もある。加えて、前述のＦＣＲのような医療用途では、膜厚が適正でないと、輝尽発光光を読み取るセンサと蛍光体層表面との間隔が不適正となってしまい、画像のボケ等の画質劣化に原因となる。このような画質劣化は、誤診の原因となる可能性が有る。そのため、蛍光体層を真空蒸着で成膜して蛍光体シートを製造する場合には、高い精度で蒸着レートを制御する必要がある。
【０００７】
従来、真空蒸着における蒸発量の制御方法としては、水晶モニタを用い、成膜材料の蒸発量を直接測定して、この測定結果をフィードバックして、加熱源による加熱を制御して、蒸発量を制御する方法が知られている。
また、温度測定を行って、この測定結果をフィードバックして、加熱蒸発源による加熱を制御することで、蒸発量を制御する方法も知られている（特許文献４等参照）。
【０００８】
【特許文献１】特許第２７８９１９４号公報
【特許文献２】特開平５−２４９２９９号公報
【特許文献３】米国特許ＵＳ２００１／００１０８３１Ａ１号明細書
【特許文献４】特開２００３−１３２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献４においては、温度測定結果によるフィードバック制御を行っているが、温度によるフィードバック制御であると、容器内材料が少なくなると、計測値と蒸発レートとの相関が弱くなる等の蒸発状況計測上の問題があることがわかった。
【００１０】
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、真空蒸着による成膜において、成膜材料の蒸発状況を把握し、これに基づいて成膜材料の蒸発レートを調整して、所定膜厚の膜を高精度に安定して形成することができ、例えば、真空蒸着によって蛍光体層を形成する蓄積性蛍光体シートの製造等に最適な真空蒸着方法およびこの真空蒸着方法を実施する真空蒸着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明に係る真空蒸着方法は、真空チャンバ内を減圧しつつ、成膜材料を収容する抵抗加熱用の蒸発容器に通電して加熱することにより、基板に成膜する真空蒸着を行うに際し、前記蒸発容器からの成膜材料の蒸発状況を示す値が所定値になるように、前記蒸発容器の加熱条件の制御を所定時間行った後、前記蒸発容器の加熱を一定加熱条件で行うように切り換えることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る真空蒸着方法においては、蒸着開始後、前記加熱条件の制御を所定時間行った後、前記所定時間が経過した際の加熱条件を保って前記蒸発容器の加熱を行うように切り換えることが好ましい。
なお、ここでいう所定時間とは、例えば蒸発状況を示す値が予め定められた範囲（変動率１％）内に、予め定められた時間（３分等）維持されるまでの時間としてもよいし、または、経験的に上述の維持されるまでの時間を見越して予め定められた時間（２時間等）としてもよい。
【００１３】
また、本発明に係る真空蒸着方法においては、蒸着開始前に、前記加熱条件の制御を所定時間行った後、前記所定時間が経過した際の加熱条件を保って前記蒸発容器の加熱を行うように切り換え、その後、蒸着を開始することが好ましい。
なお、ここで、蒸着を開始するのは、上述の切り換えの直後である必要はなく、切り換えてから任意の時間経過した後でもよい。
【００１４】
また、本発明に係る真空蒸着方法においては、前記蒸発状況を示す値は、前記蒸発容器内の成膜材料の温度であること、または前記蒸発容器の温度であること、または前記蒸発容器上方における蒸発流の温度であることが好ましい。
また、前記蒸発状況を示す値は、水晶振動子を用いたセンサにより測定される蒸発レートであること、またはレーザを用いた変位測定器により測定される蒸着膜の膜厚の時間変化量であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る真空蒸着方法においては、前記加熱条件は、電流によるものであること、または電圧によるものであること、または電力によるものであることが好ましい。
また、本発明に係る真空蒸着方法においては、前記蒸発容器が複数個備えられている場合、これらの蒸発容器すべてにおいて前記切り換え時間を同一としてもよく、あるいは、前記蒸発容器それぞれにおいて前記切り換え時間を個別に決めるものとしてもよい。
【００１６】
一方、本発明に係る真空蒸着装置は、真空チャンバと、前記真空チャンバ内を排気する排気手段と、成膜材料の蒸着対象となる基板を保持する基板保持手段と、抵抗加熱用の蒸発容器と、前記蒸発容器に抵抗加熱電力を供給する抵抗加熱電源と、この抵抗加熱電源を駆動して前記蒸発容器の加熱制御を行う制御手段とを有する真空蒸着装置であって、前記蒸発容器からの成膜材料の蒸発状況を示す値が所定値になるように、前記蒸発容器の加熱条件の制御を所定時間行った後、前記蒸発容器の加熱を一定加熱条件で行うように切り換える制御切り換え機能を有することを特徴とする。
【００１７】
ここで、前記制御切り換え機能は、操作者からの切り換え指示があった場合には、それを優先させるものであることが好ましい。また、前記基板保持手段は、前記基板を、直線状の搬送経路により所定方向に直線搬送するものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
上記構成を有する本発明によれば、抵抗加熱による真空蒸着を行うに際し、蒸着開始時からしばらくは、前記蒸発容器からの成膜材料の蒸発レートが所定値になるように、前記蒸発容器の加熱制御を所定時間継続し、その後、前記蒸発容器の加熱を、前述の制御過程で見出した好適制御条件に基づく一定加熱条件に切り換えるようにしたので、成膜材料の蒸発量すなわち蒸着レートを高精度に適正に制御して、所定の膜厚を有する適正な膜を安定して形成することができる。
【００１９】
従って、例えば、本発明を真空蒸着で蛍光体層を形成する蓄積性蛍光体シートの製造に利用することにより、膜厚が正確な高品質な蛍光体層を形成することができ、膜厚の誤差に起因する画質劣化等の無い、高品質な蓄積性蛍光体シートを安定して製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の真空蒸着方法および真空蒸着装置について、添付の図面に示される好適実施形態を基に、詳細に説明する。
なお、ここでは、一例として、抵抗加熱源となる蒸発容器（ルツボ）の内部で温度測定を行い、その結果に応じてルツボの加熱、すなわち成膜材料の蒸発量（＝蒸着レート）を制御するものとする。これにより、成膜材料の温度を安定かつ適正に計測して、適正な制御を行うことができる。
【００２１】
図１に、本発明の一実施形態に係る真空蒸着方法を利用する蛍光体シート製造装置の一例の概念図を示す。なお、図１において、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
図１に示す蛍光体シート製造装置（以下、製造装置という）１０は、蛍光体（母体）となる成膜材料（蒸発源）と、付活剤（賦活剤：activator )となる成膜材料とを別々に蒸発する二元の真空蒸着によって、基板Ｓの表面に蓄積性蛍光体からなる層（以下、蛍光体層という）を形成して、（蓄積性）蛍光体シートを製造する装置である。
【００２２】
このような製造装置１０は、基本的に、真空チャンバ１２と、基板保持搬送機構１４と、加熱蒸発部１６と、ガス導入ノズル１８とを有して構成される。
なお、製造装置１０は、これ以外にも、必要に応じて、プラズマ発生装置（イオン銃）等、公知の真空蒸着装置が有する各種の構成要素を有してもよいことは、いうまでもないことである。
【００２３】
図示例においては、好適な一例として、蛍光体成分となる臭化セシウム（ＣｓＢｒ）と、付活剤成分となる臭化ユーロピウム（ＥｕＢｒx（ｘは、通常、２〜３であり、特に２が好ましい））とを成膜材料として用い、抵抗加熱による二元の真空蒸着を行って、基板Ｓに蓄積性蛍光体であるＣｓＢｒ：Ｅｕからなる蛍光体層を成膜して、蛍光体シートを作製する。そのため、加熱蒸発部１６には、蛍光体用の抵抗加熱源となる蒸発容器（以下、ルツボという）５０、および付活剤用の抵抗加熱源となるルツボ５２が配置される。
【００２４】
ここで、図面を簡略化して構成を明瞭にするために、図示は省略するが、個々のルツボ５２には、抵抗加熱用の抵抗加熱電源が接続される。また、同様の理由で、図１（Ａ）では１箇所のみを示し、図１（Ｂ）では図示は省略するが、個々のルツボ５０には、温度測定手段である後述する熱電対５８が装着され、さらに、抵抗加熱用電源２０および加熱制御手段２２が接続される。
【００２５】
また、本実施形態に係る製造装置１０は、成膜中に不活性ガスの導入を行うガス導入ノズル１８を有し、好ましくは、一旦、真空チャンバ１２内を高真空度まで排気した後、排気を行いつつガス導入ノズル１８からアルゴン等の不活性ガスを導入して真空チャンバ１２内を０．１〜１０Ｐａ（特に、０．５〜３Ｐａ）程度の真空度（以下、中真空という）とし、この中真空下で、蛍光体層の成膜を行う。
【００２６】
すなわち、加熱蒸発部１６において抵抗加熱によって成膜材料（臭化セシウムおよび臭化ユーロピウム）を加熱蒸発して、基板保持搬送機構１４によって基板Ｓを直線状に搬送（以下、直線搬送という）しつつ、真空蒸着による基板Ｓへの蛍光体層の成膜を行う。
このような、ガス導入を行った中真空下で蛍光体層を形成することにより、蛍光体層が良好な柱状結晶構造を有する、画像鮮鋭性や輝尽発光特性に優れた蛍光体シートを製造することができる。
【００２７】
本発明において、蛍光体層を形成する蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）としては、ＣｓＢｒ：Ｅｕ以外にも各種のものが利用可能である。一例として、特開昭５７−１４８２８５号公報に開示される、一般式「ＭIＸ・ａＭIIＸ’2・ｂＭIIIＸ''3：ｃＡ」で示されるアルカリハライド系蓄積性蛍光体が好ましく例示される。
【００２８】
上記式において、ＭI は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，ＲｂおよびＣsからなる群より選択される少なくとも一種であり、ＭIIは、Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ，Ｃｄ，ＣｕおよびＮｉからなる群より選択される少なくとも一種の二価の金属であり、ＭIIIは、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ａｌ，ＧａおよびＩｎからなる群より選択される少なくとも一種の三価の金属であり、Ｘ、Ｘ’およびＸ''は、Ｆ，Ｃｌ，ＢrおよびＩからなる群より選択される少なくとも一種であり、Ａは、Ｅｕ，Ｔｂ，Ｃｅ，Ｔｍ，Ｄｙ，Ｐｒ，Ｈｏ，Ｎｄ，Ｙｂ，Ｅｒ，Ｇｄ，Ｌｕ，Ｓｍ，Ｙ，Ｔｌ，Ｎａ，Ａｇ，Ｃｕ，ＢｉおよびＭｇからなる群より選択される少なくとも一種である。また、０≦ａ＜０．５であり、０≦ｂ＜０．５であり、０≦ｃ＜０．２である。
【００２９】
また、これ以外にも、米国特許第３，８５９，５２７号明細書や、特開昭５５−１２１４２号、同５５−１２１４４号、同５５−１２１４５号、同５７−１４８２８５号、同５６−１１６７７７号、同５８−６９２８１号、同５９−７５２００号等の各公報に開示される蓄積性蛍光体も、好ましく例示される。
【００３０】
特に、輝尽発光特性や再生画像の鮮鋭性、さらに、本発明の効果が好適に発現できる等の点で、前記アルカリハライド系蓄積性蛍光体は好ましく例示され、中でも特に、ＭIが少なくともＣｓを含み、Ｘが少なくともＢｒを含み、さらに、ＡがＥｕまたはＢｉであるアルカリハライド系蓄積性蛍光体は好ましく、その中でも特に前記「ＣｓＢｒ：Ｅｕ」が、好ましい。
【００３１】
基板Ｓにも、特に限定はなく、ガラス、セラミックス、カーボン、アルミニウム、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリイミド等、蛍光体シートで利用されている各種のシート状の基板が、全て利用可能であり、さらに、形状にも、特に限定はない。
【００３２】
真空チャンバ１２は、鉄、ステンレス、アルミニウム等で形成される、真空蒸着装置で利用される公知の真空チャンバ（ベルジャー、真空槽）である。
ガス導入ノズル１８も、ボンベ等との接続手段やガス流量の調整手段等を有する（もしくは、これらに接続される）、真空蒸着装置やスパッタリング装置等で用いられている公知のガス導入手段であり、前記中真空での真空蒸着による蛍光体層の成膜を行うために、アルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガスを真空チャンバ１２内に導入する。
【００３３】
真空チャンバ１２には、図示しない真空ポンプが接続される。
真空ポンプにも、特に限定はなく、必要な到達真空度を達成できるものであれば、真空蒸着装置で利用されている各種のものが利用可能である。一例として、油拡散ポンプ、クライオポンプ、ターボモレキュラポンプ等を利用すればよく、また、補助として、クライオコイル等を併用してもよい。なお、前述の蛍光体層を成膜する製造装置１０においては、真空チャンバ１２内の到達真空度は、８．０×１０−４Ｐａ以下であるのが好ましい。
【００３４】
基板保持搬送機構１４は、基板Ｓを保持して、直線状の搬送経路で搬送（以下、直線搬送とする）するものであり、基板保持手段３０と、搬送手段３２とを有して構成される。
搬送手段３２は、ガイドレール３４およびガイドレールに案内される係合部材３６を有するリニアモータガイド、ネジ軸４０およびナット４２からなるボールネジ、ネジ軸４０の回転駆動源４４等を有する、ネジ伝動を利用する公知の直線状の移動機構である。
【００３５】
他方、基板保持手段３０は、ボールネジのナット４２およびリニアモータガイドの係合部材３６に係合する係合部材４８を有し、下端部に基板Ｓを保持する、公知のシート状物の保持手段であり、搬送手段３２によって、所定の方向（図１（Ａ）では左右方向、図１（Ｂ）では紙面に垂直方向）に直線移動される。
【００３６】
図示例の製造装置１０においては、基板Ｓを基板保持手段３０によって保持した状態で、基板保持手段３０を搬送手段３２によって搬送することにより、基板Ｓを前記所定方向に直線搬送する。図示例においては、このように基板Ｓの搬送を直線状とし、かつ、複数の蒸発源を搬送直交方向に配列することにより、膜厚分布均一性の高い蛍光体層の形成を実現している。
【００３７】
なお、一般的に、同じ膜厚であれば、加熱蒸発部１６の上部の通過回数が多い程、膜厚分布均一性を高くすることができるので、複数回の往復動を行って蛍光体層を形成するのが好ましい。また、往復動の回数は、蛍光体層の目的膜厚や目的とする膜厚分布均一性等に応じて、適宜、決定すればよい。搬送速度も、装置の有する搬送速度限界，往復動の回数，目的とする蛍光体層の膜厚等に応じて、適宜、決定すればよい。
【００３８】
真空チャンバ１２内の下方には、加熱蒸発部１６が配置される。
加熱蒸発部１６は、抵抗加熱によって，成膜材料である臭化セシウムおよび臭化ユーロピウムを蒸発させる部位である。また、先と同様の理由で図示は省略するが、加熱蒸発部１６の上には、加熱蒸発部１６（ルツボ５０およびルツボ５２）からの成膜材料の蒸気を遮蔽するシャッタが配置される。
【００３９】
前述のように、製造装置１０は、好ましい態様として、蛍光体成分である臭化セシウムと、付活剤成分である臭化ユーロピウムとを、独立して加熱蒸発する、二元の真空蒸着を行うものである。従って、加熱蒸発部１６には、臭化セシウム用（蛍光体用）のルツボ５０、および臭化ユーロピウム用（付活剤用）のルツボ５２が配置される。
【００４０】
図２の概略上面図に示すように、図示例の製造装置１０においては、ルツボ５０およびルツボ５２は、共に、前記基板Ｓの搬送方向（以下、単に搬送方向という）に直交する方向に６個が配列されている。なお、各ルツボは、離間や絶縁材の挿入等によって、互いに絶縁状態に有る。
【００４１】
また、ルツボ５０およびルツボ５２共に、このルツボの列を２列有し、２つのルツボ５２の列を搬送方向に挟む様に、ルツボ５０の列が配置される。さらに、搬送方向に隣り合わせるルツボ５０およびルツボ５２は、列の配列方向に一致して配置されて対を成し、かつ、異なる列のルツボ５０同士およびルツボ５２同士は、配列方向に互い違いになるように配置され、同方向の互いの間隙を埋めている。これにより、配列方向に均一な蒸気の排出を可能にしている。
【００４２】
図示例の製造装置１０においては、前述のように、基板Ｓを直線搬送とし、抵抗加熱蒸発用のルツボ５０および５２を、搬送方向と直交する方向に配列することにより、基板Ｓの全面を成膜材料の蒸気で均一に暴露して、極めて膜厚分布均一性が高い蛍光体層の形成を可能にしている。
【００４３】
すなわち、基板Ｓを直線搬送しつつ真空蒸着によって蛍光体層の形成を行うことにより、基板Ｓ表面（非成膜面）における移動速度を全面的に均一にし、かつ複数のルツボ（抵抗加熱蒸発源）を搬送方向と直交する方向に直線状に並べただけの、極めて簡易な蒸発源の配置で、基板Ｓの全面的に均一に成膜材料の蒸気を暴露することができ、膜厚分布均一性の高い蛍光体層を形成できる。特に、前述のような中真空での真空蒸着では、アルゴン等のガス粒子と蒸発した成膜材料との衝突があるため、通常の高真空での蒸着に比して、基板とルツボとの間隔を狭くする必要が有るため、成膜材料が系内に拡散する前に基板Ｓに至ってしまうため、その効果は大きい。
【００４４】
しかも、このような構成を有することにより、蛍光体層の面方向および厚さ方向共に、蓄積性蛍光体層中に付活剤成分を高度に均一に分散することができ、これにより、輝尽発光特性および感度等の均一性に優れた蛍光体シートを得ることができる。
【００４５】
ルツボ５０および５２は、通常の抵抗加熱による真空蒸着に用いられるルツボと同様、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）などの高融点金属で形成され、電極（図示省略）から通電されることにより自身が発熱し、充填された成膜材料を加熱／溶融して蒸発させる、抵抗加熱源となるルツボである。
【００４６】
蓄積性蛍光体において、付活剤と蛍光体とは、例えばモル濃度比で０．０００５／１〜０．０１／１程度と、蛍光体層の大部分が蛍光体である。
蒸着量の少ない臭化ユーロピウム用（付活剤用）のルツボ５２は、通常のボート型のルツボの上面を、ルツボの配列方向と一致する方向に延在するスリット状の蒸気排出口を有する蓋体で閉塞してなるものである。また、この蒸気排出口には、同形状の上下開口面を有する四角筒状のチムニー（煙突）５２ａが固定され、成膜材料の蒸気は、このチムニー５２ａから排出される。
【００４７】
前述のように、図示は省略するが、各ルツボ５２には抵抗加熱用電源が接続される。また、付活剤は、蒸着量（蒸発量）が少ないので、一例として、加熱の制御は定電流制御によって行われる。なお、ルツボ５２の加熱制御方法は、これに限定はされず、サイリスタ方式、ＤＣ方式、熱電対フィードバック方式等、抵抗加熱による真空蒸着で用いられる各種の方式が利用可能である。
【００４８】
他方、蒸着量の多い臭化セシウム用（蛍光体用）のルツボ５０は、ドラム型（円筒状）の大型のルツボを用いている。このルツボ５０は、ドラムの側面に、ドラムの軸線方向に延在するスリット状の蒸気排出口を有する。また、蒸気排出口には、同形状の上下開口面を有する四角筒状のチムニー５０ａが固定され、同様に、成膜材料の蒸気は、このチムニー５０ａから排出される。ルツボ５０は、ドラムの軸線をルツボ５０の配列方向に一致して配置され、すなわち、スリット状のチムニー５０ａは、長手方向をルツボ５０の配列方向に一致する。
【００４９】
このようなチムニー（煙突状の蒸気排出部）を有することにより、ルツボ内における局所加熱や異状加熱によって突沸が生じた際に、成膜材料が不意にルツボから噴出することを防止でき、周囲や基板Ｓの汚染を防止できる。特に、前述のような中真空の蒸着では、前述のように、基板Ｓと蒸発源とを近接する必要があるので、その効果は大きい。
【００５０】
ここで、臭化セシウム用のルツボ５０は、ルツボ内で温度測定を行い、その結果に応じて、加熱すなわち個々のルツボからの成膜材料の蒸発量（すなわち蒸着レート）を制御する、本発明の真空蒸着方法を実施するものである。
【００５１】
図３に、ルツボ５０の概略図を示す。なお、図３において、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は一部切欠き正面図（図１（Ｂ）と同方向から見た図）、（Ｃ）は側面図（図１（Ａ）と同方向から見た図）である。
【００５２】
前述のように、ルツボ５０は、ドラム型のルツボであり、ドラムの側面に軸線方向に一致するスリット状の蒸気排出口５０ｂが形成され、蒸気排出口５０には、上下面が開放する四角筒状のチムニー５０ａが固定される。チムニー５０ａには、内部から支えて強度を向上するために、略Ｚ字状のリブ５０ｃが配置される。
【００５３】
また、ルツボ５０内には、突沸した成膜材料が噴出するのを防止するための遮蔽部材６２が固定される。遮蔽部材６２は、長尺な矩形の板材を短手方向に折り返して、略Ｔ字状としたもので、Ｔ字上部の長手方向両端を上方に垂直に折り返して取付部６２ａが形成される。この遮蔽部材６２は、上方から見た際に、Ｔ字上面で蒸気排出口５０を閉塞するようにルツボ５０（ドラム）内に配置され、取付部６２ａが内側からドラム端面に固定される。
【００５４】
ルツボ５０（ドラム）の両端面には、電極６０が固定される。
この電極６０には、抵抗加熱用電源２０（以下、単に電源２０という）が接続される。なお、電源２０には、特に限定はなく、抵抗加熱による真空蒸着において、抵抗加熱源となるルツボの発熱に用いられるものが、各種利用可能である。
【００５５】
図示例において、ルツボ５０のチムニー５０ａには、側面（スリット延在方向の端面）を貫通して、温度測定手段である熱電対５８が挿入される。なお、電源２０からの微弱電圧の回り込みに起因する温度測定誤差を防止するために、熱電対５８（その熱接点）は、ルツボ５０に接触しないように配置するのが好ましい。また、図示例においては、熱伝対５８は、スリット延在方向のチムニー５０ａの端面から挿入されるが、本発明は、これに限定はされず、スリット短手方向のチムニー５０ａの端面から熱電対５８を挿入するのも好ましい。
【００５６】
ルツボ５０においては、通常の使用状態では、溶融した成膜材料（溶融蒸発源）が遮蔽部材６２に接触しないように、成膜材料が充填される。従って、チムニー５０ａ内に配置された熱電対５８は、溶融蒸発源に接触することは無い。なお、この溶融蒸発源に接触することなく温度測定を行う態様においては、高精度な温度測定を行うために、熱電対５８の熱接点が、直接、成膜材料蒸気に接触するようにするのが好ましい。
【００５７】
熱電対５８には、加熱制御手段２２が接続される。
加熱制御手段２２は、ここでは、熱電対５８による温度測定結果に応じて、温度測定位置の温度が所定温度となるように（すなわち、成膜材料の蒸発量が所定レートとなるように）、電源２０からルツボ５０に供給する電力を制御するものである。この制御動作の詳細については、以下に、図４に示す動作フロー図を用いて説明する。
【００５８】
蒸着操作が開始されると、図４に示すように、まず、蒸発状況を、蒸発容器内の温度を計測する（ステップＡ）ことにより、判定する。
これは、例えば、予め求めておいた、蒸発容器内の温度と蒸発レートとの関係を示すグラフ、あるいはそれを基に作成した対照テーブル等を用いて行う。
【００５９】
本実施形態に係る加熱制御手段２２は、当初は、熱電対５８による温度測定結果に応じて、温度測定位置の温度が所定温度となるように、熱電対５８による温度測定結果に応じて、ルツボ５０の発熱（＝成膜材料の加熱）を制御して、成膜材料の蒸発量を制御する、フィードバック制御を行う（ステップＢ）。
【００６０】
そして、加熱制御手段２２は、蒸着の進行状況を継続的に観測して、成膜材料の蒸発量（＝蒸着レート）が所定時間、所定範囲内に維持されたことが確認された時点（ステップＣでＹ：すなわち、初期設定時点）で、ルツボ５０の加熱制御方法を、フィードバック制御方法から一定条件での加熱に切り換える（ステップＤ）。
【００６１】
すなわち、本実施形態においては、抵抗加熱を利用する真空蒸着において、抵抗加熱源となるルツボの内部で温度測定を行い、その結果に応じてルツボの加熱、すなわち成膜材料の蒸発量（＝蒸着レート）を、当初は、フィードバック制御の手法を用いる等の方法で安定化させ、安定化後は、その状態を維持するような制御に切り換えることで、効率的な制御を実現する。これにより、成膜材料の蒸発量すなわち蒸着レートを正確に制御して、所定の膜厚を有する蛍光体層を安定して形成することができる。
【００６２】
なお、前述のように、付活剤は蒸着量（蒸発量）が極めて少ないので、上記実施形態においては、付活剤用のルツボ５２における加熱蒸発の制御は、定電流制御であるが、本発明は、これに限定はされず、付活剤用のルツボ５２においても、ルツボ内で温度を測定して、この測定結果に応じて加熱を制御して蒸着レートを制御する、本発明の真空蒸着方法を適用してもよいことはいうまでもない。
【００６３】
また、上記実施形態においては、好ましい態様として、蛍光体用のルツボ５０の全てで温度測定を行って、加熱をフィードバック制御しているが、本発明は、これに限定はされず、２個に１個、３個に１個等の所定数毎に温度測定を行って、ルツボの加熱を制御するようにしてもよい。なお、この際には、ルツボの加熱は個々に制御しても、温度測定に応じた複数のルツボ毎に加熱を制御してもよい。また、所定数毎に温度測定を行う際において、図示例のように多数のルツボを配列する場合には、所定間隔のルツボ毎に温度測定を行うのが好ましいのは、もちろんである。
【００６４】
以下、製造装置１０による基板Ｓへの蛍光体層の形成（蛍光体シートの製造）の作用について説明する。
【００６５】
まず、真空チャンバ１２を開放して、基板保持搬送機構１４の基板保持手段３０に基板Ｓを保持し、かつ、全てのルツボ５０に臭化セシウムを、全てのルツボ５２に臭化ユーロピウムを所定量まで充填した後、シャッタを閉塞し、さらに、真空チャンバ１２を閉塞する。
【００６６】
次いで、真空排気手段を駆動して真空チャンバ１２内を排気し、真空チャンバ内が例えば８×１０−４Ｐａとなった時点で、排気を継続しつつ、ガス導入ノズル１８によって真空チャンバ１２内にアルゴンガスを導入して、真空チャンバ１２内の圧力を例えば１Ｐａに調整し、さらに、抵抗加熱用の電源を駆動して全てのルツボ５０およびルツボ５２に通電して成膜材料を加熱し、所定時間経過後、回転駆動源４４を駆動して、基板Ｓの搬送を開始し、シャッタを開放して、基板Ｓの表面への蛍光体層の形成を開始する。
【００６７】
成膜中は、全てのルツボ５０において、熱電対５８によってルツボ５０内の温度を測定し、その結果に応じて、加熱制御手段２２は、温度が所定温度となるように、図４に示した動作フロー図に基づいて電源２０からルツボ５０に供給する電力を制御し、各ルツボ５０からの成膜材料の蒸発量を制御して、蒸着レートを制御する。
【００６８】
形成する蛍光体層の膜厚等に応じて設定された所定回数の直線搬送の往復動が終了したら、基板Ｓの直線搬送を停止し、シャッタを閉塞し、抵抗加熱用の電源を切り、ガス導入ノズル１８によるアルゴンガスの導入を停止し、乾燥した窒素ガスあるいは乾燥空気を導入して、真空チャンバ１２内を大気圧とし、次いで真空チャンバを開放して、蛍光体層を形成した基板Ｓすなわち作製した蛍光体シートを取り出す。
【００６９】
なお、この蛍光体シートは、ルツボ５０の内部における温度測定結果に応じて蒸着レートを制御して蛍光体層を形成したものであるので、適正な蒸着レートで成膜された、高精度な膜厚の蛍光体層を有する、高品質なものである。
【００７０】
以上、本発明の一実施形態に係る真空蒸着方法および真空蒸着装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいことはいうまでもない。
【００７１】
例えば、上記実施形態では、２種の成膜材料を別のルツボで加熱する二元の真空蒸着装置であるが、本発明はこれに限定はされず、全ての成膜材料を混合して蒸発源に収納する一元の真空蒸着を行う装置であってもよく、あるいは、三元以上の真空蒸着を行う装置であってもよい。また、図示例においては、各成膜材料共に、複数のルツボを有しているが、本発明はこれにも限定はされず、成膜材料毎のルツボは１つでもよく、あるいは、或る成膜材料は１つのみのルツボで、他の成膜材料は複数のルツボを有してもよい。
【００７２】
また、以上の例は、本発明を蛍光体シートの製造における蛍光体層の成膜に利用した例であるが、本発明は、これに限定はされず、蛍光体層以外にも、真空蒸着による各種の成膜に利用可能である。
さらに、図示例の装置は、基板を直線搬送しつつ成膜を行う装置であるが、本発明は、これに限定はされず、基板を回転（自転，公転，自公転）しつつ成膜を行う、いわゆる基板回転式の真空蒸着装置であってもよい。
【００７３】
以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明をより詳細に説明する。
【００７４】
〔実施例〕
成膜材料として、純度４Ｎ以上の臭化セシウム（ＣｓＢｒ）の粉末を用意した。
材料中の微量元素をＩＣＰ−ＭＳ法（誘導結合高周波プラズマ分光分析−質量分析法）により分析した結果、ＣｓＢｒ中のＣｓ以外のアルカリ金属（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ）は各々１０ｐｐｍ以下であり、アルカリ土類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）など他の元素は２ｐｐｍ以下であった。この材料は、吸湿性が高いので露点−２０℃以下の乾燥雰囲気を保ったデシケータ内で保管し、使用直前に取り出すようにした。
【００７５】
基板Ｓとして、０．７ｍｍ厚のガラス基板を準備した。
この基板Ｓを、製造装置１０の基板保持手段３０に装着した。なお、基板Ｓとルツボ５０との距離は１５ｃｍとした。
さらに、上記成膜材料（ＣｓＢｒ）をルツボ５０（Ｔａ製）に充填した。なお、ルツボ５０の底（外面）には、Ｒ型（白金−ロジウム）熱電対５８を接触、固定させ、ルツボ５０の温度を測定できるようにした。
【００７６】
基板Ｓの装着およびＣｓＢｒの装填を終了した後、真空チャンバ１２を閉塞して、メイン排気バルブを開いて装置内を排気して２×１０−３Ｐａの真空度とした。なお、真空排気装置としてロータリーポンプ、メカニカルブースターおよびディヒュージョンポンプの組合せを用いた。さらに、水分除去のため、水分排気用クライオポンプを使用した。
その後、排気をメイン排気バルブからバイパスに切り換え、装置内にＡｒガスを導入して、１．０Ｐａの真空度とした。
【００７７】
蒸着開始に先立って、基板搬送手段３２を駆動して、基板Ｓの搬送（往復搬送）を開始し、電源２０を駆動してルツボ５０に通電し、ＣｓＢｒを加熱溶融した。そして、ルツボ５０の底（外面）に固定した熱電対５８によりルツボ５０の温度を測定し、ルツボ５０の温度が、予め用意しておいた計測データに基づく所定の蒸発レートに見合う温度になった時点で、蒸着を開始した。以後、フィードバック制御により、この温度を保持した。
【００７８】
そして、ここでは、蒸着開始から１０５分間この温度を保持するよう制御した後、制御を電流値一定モードに切り換え、さらに１１分間蒸着を続行した。この際の、一定の電流値は、切り換えの直前の電流値とした。
なお、ここでの後段の電流値一定モードは特に限定されるわけではなく、電圧一定モード，電力一定モード等、他の制御方法によっても構わない。
【００７９】
蒸着終了後、窒素ガスを導入して真空チャンバ１２内を大気圧に戻し、製造装置１０から基板Ｓを取り出した。被覆された基板上には、柱状結晶がほぼ垂直方向に密に林立した構造の蒸着層（面積２０ｃｍ×２０ｃｍ）が形成されていた。
この後、ルツボ５０を取り替えて、上記と同様の成膜を４回行い、計５枚のＣｓＢｒ蛍光体母体層を形成した基板Ｓを作成した。
【００８０】
〔比較例１〕
実施例と同じ材料、並びに同じ装置を用い、加熱制御手段２２による加熱制御方法のみを変えて、ＣｓＢｒ蛍光体母体層を形成した基板Ｓを作成した。ここで用いた制御方法は、蒸着開始の当初から最後まで定電流制御方法によった。繰り返し回数は、実施例と同じく、５回とした。
【００８１】
〔比較例２〕
比較例１と同様に、実施例と同じ材料、並びに同じ装置を用い、加熱制御手段２２による加熱制御方法のみを変えて、ＣｓＢｒ蛍光体母体層を形成した基板Ｓを作成した。ここで用いた制御方法は、最初から最後まで定温度制御方法（すなわち、ルツボ５０内の温度を一定とする制御方法）とした。繰り返し回数は、実施例，比較例１と同じく、５回とした。
【００８２】
図５に、上記実施例，比較例１および比較例２の方法で作製した、ＣｓＢｒ蛍光体母体層を形成した基板Ｓについての、膜厚変動（比率）、並びに平均膜厚レート（平均蒸着レート）の測定（算出）結果をまとめた。
【００８３】
なお、図５中の膜厚変動（○印で示す、右側目盛に対応）とは、基板上の所定数の点における膜厚変動の比率の平均値である。また、平均膜厚レート（平均蒸着レート：□印で示す、左側目盛に対応）とは、上記平均膜厚の値を蒸着時間で割算して求めた値であり、擬似的な平均蒸着レートともいえる値である。
また、実施例，比較例１および比較例２それぞれにおける１〜５は、繰り返し回数に対応しており、繰り返し再現性を示している。
【００８４】
図５に示すように、比較例１の条件の場合は、膜厚分布が安定しておらず、好ましい制御状態にあるとはいえず、また、平均膜厚レートの繰り返し再現性も悪い。
また、比較例２の条件の場合も、最後までフィードバック制御を行っていることから、容器内材料が少なくなってきた際に、計測値と蒸発レートとの相関が弱くなる等の蒸発状況計測上の問題が発生し、膜厚の変動も、平均膜厚レートの繰り返し再現性も、満足すべきものとはいえない。
【００８５】
これに対して、実施例の条件の場合は、比較例の条件よりも、膜厚分布も平均膜厚レートの繰り返し再現性もはっきり改善されている。このレベルまで膜厚分布および平均膜厚レートが改善されると、実用上の信頼度が大幅に向上する。
【００８６】
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
なお、上記実施形態並びに実施例は、いずれも本発明の一例を示すものであり、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を変更しない範囲内で、適宜の変更・改良を行ってもよいことはいうまでもない。
【００８７】
例えば、前述のように、「蒸着開始時からしばらくは、蒸発容器からの成膜材料の蒸発状況を示す値が所定値になるように、前記蒸発容器の加熱制御を所定時間継続し、その後、前記蒸発容器の加熱を、前述の制御過程で見出した好適制御条件に基づく一定加熱条件に切り換えるようにした」という構成における、前半および後半の制御に用いる加熱方法は、前記例示方法以外にも、同様の方法を選択して使用することが可能である。
【００８８】
また、上記「蒸発状況を示す値が所定値になるように」する制御についても、前記蒸発容器の温度、蒸発材料の温度、蒸発流（蒸気）の温度、水晶振動子を用いたセンサにより測定される蒸発レート、またはレーザを用いた変位測定器により測定される蒸着膜の膜厚の時間変化量等、種々の指標に基づく制御を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る真空蒸着方法を利用する蛍光体シート製造装置の一例の概略正面図、（Ｂ）は、同概略側面図である。
【図２】図１に示す蛍光体シート製造装置の加熱蒸発部の概略平面図である。
【図３】（Ａ）は、図１に示す蛍光体シート製造装置のルツボの上面図、（Ｂ）は同概略正面図、（Ｃ）は同内部の概略側面図である。
【図４】実施形態に係る蛍光体シート製造装置の動作フロー図である。
【図５】実施例の効果を説明するグラフである。
【符号の説明】
【００９０】
１０  （蛍光体シート）製造装置
１２  真空チャンバ
１４  基板保持搬送手段
１６  加熱蒸発部
１８  ガス導入ノズル
２０  （抵抗加熱）電源
２２  加熱制御手段
３０  基板保持手段
３２  基板搬送手段
３４  ガイドレール
３６，４８  係合部材
４０  ネジ軸
４２  ナット部
４４  回転駆動源
５０，５２  ルツボ
５８  熱電対
６２  遮蔽部材
Ａ〜Ｄ  動作ステップ
【図１】
2006283086.tif 000003
【図２】
2006283086.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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